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ÉTUDE DE CAS

Usinage CNC précis de modèles 3D avancés

Le centre d'usinage Lambda GT de FANUM est équipé de la technologie entièrement numérique de Siemens Système de commande numérique SINUMERIK ONE. Il offre d'excellentes performances partout où un haut niveau de stabilité et de précision d'usinage est requis, quelles que soient les conditions de charge des machines CNC.

FANUM est l'un des principaux fabricants européens de machines CNC pour le traitement de matériaux tels que le bois, le plastique et l'aluminium. L'entreprise propose des dizaines de types de machines adaptés aux besoins des clients. Ces machines sont largement utilisées dans la production de produits spécialisés, de composants de meubles, de maisons et de structures en bois. Le produit phare de Fanum est le Centre d'usinage 5 axes Lambda GT.

Construction de l'appareil et de son application

Le centre d'usinage Lambda GT produit par FANUM est conçu pour l'usinage complexe de composants spatiaux. La machine permet de fraiser CNC avec précision des modèles utilisés pour la production d'éléments laminés, de moules d'injection et de moules de moulage. Il permet l'usinage 3D dans un système interpolé à cinq axes composé de matériaux tels que le bois et les matériaux à base de bois, les plastiques, les composites polymères, les stratifiés, les résines et l'aluminium. Il peut être utilisé à la fois pour l'usinage intensif et pour le traitement de différents types de moules et de modèles 3D fabriqués à partir de matériaux souples et légers, tels que la mousse de polyuréthane ou le polystyrène.

« Le centre d'usinage Lambda GT est utilisé pour le fraisage CNC de précision. Nos clients l'utilisent, entre autres, pour fraiser des modèles de moulage 3D, fabriquer des moules pour le thermoformage dans le secteur de la plasturgie et travailler avec des laminés en PRV utilisés dans la production d'avions, de voitures et de bateaux, »
explique Szymon Skorupski, chef du département des ventes chez FANUM.

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Le centre d'usinage Lambda GT permet d'usiner en 3D dans un système interpolé à cinq axes sur une large gamme de matériaux, du bois aux laminés en passant par les métaux tels que l'aluminium.

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Les composants importants de la machine-outil incluent la tête de fraisage, la table de travail et le portique mobile. La machine ne nécessite aucun boîtier de protection supplémentaire.

La Lambda GT est une fraiseuse CNC à cinq axes dotée d'une base lourde qui sert de base à la table de travail et du système cinématique du portail supportant la tête de fraisage. Il est construit comme un double portique spatial intégré entraîné par deux servomoteurs synchronisés situés de part et d'autre de la table de la machine. L'un des éléments clés de la machine-outil est le tableau susmentionné, dont la taille peut varier en fonction de l'application, allant de 3 x 2 m à 20 x 3 m. Un autre élément important de l'appareil est le portique mobile dont la course sur l'axe Z varie de 700 mm à 1 500 mm.

FANUM possède de nombreuses années d'expérience dans la conception de ce type d'équipement. En plus de dix ans, ce type de conception de centre d'usinage s'est révélé très efficace dans la production de modèles moulés, de profilés en aluminium de grande taille et dans l'usinage de composites. La machine convient partout où un design ouvert et la facilité de chargement et de déchargement de la table de travail sont importants.

« La Lambda GT est équipée d'un double portique mobile, qui garantit une rigidité inégalée et une structure compacte. Par conséquent, la machine n'a pas besoin de boîtiers de protection supplémentaires. Ces caractéristiques de conception fonctionnelle sont particulièrement importantes lors de l'usinage de modèles complexes et de haute précision fabriqués à partir de matériaux durs, »
souligne Wojciech Wójcik, copropriétaire de FANUM.

SINUMERIK ONE et le jumeau numérique

Le centre d'usinage Lambda GT est équipé du tout dernier système de commande numérique entièrement numérique Siemens. SINUMERIK ONE, le contrôleur PLC SIMATIC S7-1500F et les systèmes d'entraînement SINAMICS S120 sont chargés du contrôle complet de la machine, de l'exécution de programmes d'usinage technologiques et de la garantie de la sécurité des machines-outils, tout en répondant aux normes modernes de numérisation de la production.

Le système de commande numérique SINUMERIK ONE de Siemens établit une nouvelle norme dans le monde de plus en plus numérisé de la fabrication CNC. Notre client, une société internationale du secteur des technologies de métrologie basée au Royaume-Uni, n'avait aucun doute, lors du prototypage, de la configuration et de l'achat d'une nouvelle machine-outil à des fins de recherche et développement, sur le fait que SINUMERIK ONE était le système de commande capable de répondre à toutes les exigences technologiques.
Szymon Skorupski, Chef du département des ventes, FANUM

L'une des principales caractéristiques de la solution proposée par FANUM est non seulement la précision du processus d'usinage garantie par le Lambda GT, mais aussi la possibilité d'utiliser des simulations avancées dès la phase de préparation du programme technologique. Grâce aux fonctionnalités du logiciel et à l'excellente intégration du logiciel de mesure au Système de commande SINUMERIK ONE, il est possible de mettre en œuvre un large éventail de cycles de mesure, ainsi que d'en créer de nouveaux.

« Le programme d'usinage est préparé dans un logiciel CAD/CAM. Le client a ensuite la possibilité de vérifier le processus d'usinage et le comportement de la machine par le biais de simulations dans l'environnement virtuel du jumeau numérique de la machine-outil. Si des corrections sont nécessaires au programme d'usinage, le jumeau numérique permet de simuler à distance avec précision les performances du programme et les modifications introduites, »
— explique Wojciech Wójcik.

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Le centre d'usinage Lambda GT utilise une gamme de solutions Siemens, notamment les systèmes d'entraînement SINAMICS S120, l'ordinateur industriel SIMATIC NANO BOX PC et les alimentations stabilisées SITOP.

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L'appareil utilise le système de commande numérique entièrement numérique SINUMERIK ONE, qui s'avère efficace partout où un haut niveau de stabilité et de précision d'usinage est requis.

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Le système SINUMERIK ONE, le contrôleur PLC SIMATIC S7-1500F et les variateurs SINAMICS S120 sont responsables du contrôle complet de la machine et de l'exécution de programmes d'usinage technologiques.

Un jumeau numérique créé sur les plateformes Siemens, Create MyVirtual Machine et Run MyVirtual Machine, associé au module SIMIT et au NX Mechatronic Concept Designer (MCD), permet de simuler des signaux discrets et des processus continus. Ces outils permettent de vérifier le fonctionnement des entrées/sorties numériques et analogiques qui coopèrent avec les capteurs de la machine et ses périphériques. Ils permettent également de reproduire la physique complète d'un corps rigide, y compris les forces d'inertie agissant sur le système cinématique d'une machine-outil.

« Compte tenu des caractéristiques des produits FANUM, il s'agit de machines innovantes et fabriquées sur mesure. Dans le cas du centre d'usinage Lambda GT, le jumeau numérique garantit une reproduction complète du système de commande numérique réel de la machine, du fonctionnement du contrôleur PLC, du traitement des données du variateur, du panneau de commande et des périphériques, »
explique Karol Staworko, directeur du département du développement des ventes chez Siemens Poland.

« Grâce à cela, le client peut vérifier l'exactitude du processus de production dans un environnement virtuel et n'a pas à tirer les leçons de ses erreurs. Cela permet d'accélérer le processus de mise en œuvre d'une nouvelle pièce à usiner, de minimiser les temps d'arrêt et les temps de changement de machine. Cela réduit également de manière significative le risque de collision entre machines. Et surtout, grâce au jumeau numérique de la machine-outil, le client est en mesure de déterminer le temps d'usinage avec le plus haut niveau de précision jamais atteint à ce jour, »
ajoute-t-il.

La collaboration entre FANUM et Siemens

Les ingénieurs de FANUM mettent l'accent sur la qualité et la fiabilité des solutions Siemens utilisées dans les machines de l'entreprise, y compris la Lambda GT.

Pour nous comme pour nos clients, la haute qualité des composants Siemens, leur innovation et la facilité d'accès au support technique et technologique ainsi qu'aux services, y compris à l'assistance à distance, sont essentiels.
Wojciech Wójcik, copropriétaire, FANUM

« Actuellement, nous coopérons avec Siemens dans le domaine des machines haut de gamme et spéciales. Notre portefeuille de machines s'élargit et de nouveaux clients confrontés à de nouveaux défis apparaissent. En ce qui concerne Siemens, son offre matérielle, ses logiciels et son support, nous savons que les attentes modernes du marché se situent dans la limite de nos capacités d'ingénierie. Cela garantit une croissance durable à la fois pour notre entreprise et pour nos clients, tout en maintenant des aspects tels que l'efficacité et la rentabilité de la production et la cybersécurité au plus haut niveau, »
ajoute Wojciech Wójcik, copropriétaire de FANUM.

En 2023, FANUM a utilisé pour la première fois le tout dernier système de commande SINUMERIK ONE de Siemens dans son centre d'usinage à cinq axes, notamment pour répondre aux exigences d'un client. Tout au long du processus de production de la machine et de sa mise en œuvre ultérieure sur le site du client, les ingénieurs FANUM ont bénéficié du soutien total de Siemens.

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Les machines créées par FANUM sont des solutions « sur mesure », totalement adaptées aux besoins des clients de l'entreprise.

La mise en œuvre du système de contrôle SINUMERIK ONE nous a ouvert la porte à un large éventail de clients potentiels des secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale, pour qui l'utilisation de cette solution est une exigence indispensable. Ces quelques implémentations conjointes nous ont fait prendre conscience de la très grande polyvalence et flexibilité du système SINUMERIK ONE, ainsi que du large éventail de ses applications possibles. Ce système de contrôle fonctionne parfaitement dans ces domaines.
Szymon Skorupski, Chef du département des ventes, FANUM